土壤速效钾对模拟氮沉降增加的响应

通过野外模拟试验,研究氮沉降增加对土壤速效钾的影响。试验设计为5种处理,分别为N0(0kg.hm-2.a-1)、N1(60kg.hm-2.a-1)、N2(120kg.hm-2.a-1)、N3(240kg.hm-2.a-1)、Nr(氮沉降恢复),每个处理重复3次。以尿素[CO(NH2)2]作为氮源,每月以溶液方式对林地进行喷施。通过3年的处理后发现,氮沉降导致土壤速效元素总量的淋失,0～20cm土层中的速效元素对氮沉降的反应要比20～60cm土层更为敏感,且其速效元素的淋失与沉降时间呈正相关,而20～60cm土层还未出现一致的变化规律。     

不同林龄杨树人工林土壤有效氮对 模拟氮沉降的初期响应

为了解森林生态系统对持续氮增长和快速氮循环的响应模式及反馈机制,选择3种林龄杨树人工林作为试验样地,设置N₀(0 g/(m²·a))、N₁(5 g/(m²·a))、N₂(10 g/(m²·a))、N₃(15 g/(m²·a))、N₄(30 g/(m²·a))共5个不同浓度进行模拟氮沉降实验,探讨3种林龄杨树人工林土壤有效氮含量及对模拟氮沉降的响应。结果表明:①幼龄林、中龄林和过熟林的铵态氮占总有效氮含量的比例分别为18.50%～28.81%、23.14%～34.52%和32.60%～49.92%; ②随着外源氮浓度的不断增加,3种林龄土壤硝态氮含量都呈显著的增加趋势,且高氮处理对有效氮的影响高于低氮处理,而铵态氮只在幼龄林和中龄林中高氮处理(N₃和N₄)之间差异显著; ③幼龄林土壤硝态氮含量对不同浓度的氮沉降响应比中龄林和过熟林更为敏感,而铵态氮在3种林龄之间无显著规律; ④3种林龄土壤表层(0～10 cm)的铵态氮、硝态氮含量对氮沉降响应更加敏感。     

土壤微生物对大气氮沉降的响应研究进展

稳定的生态系统对维持生态平衡具有重要意义,而土壤微生物是影响生态系统稳定的重要因素.剧烈的人类活动引起的大气氮沉降对土壤微生物产生了巨大影响.氮沉降增加了陆地生态系统有效氮累积,通过改变生物地球化学循环、土壤微环境以及土壤微生物间的关系,驱动土壤微生物群落结构、多样性和功能的改变.基于此,通过整理国内外关于模拟大气氮沉降导致微生物变化的研究,从氮沉降对土壤微生物生物量、群落结构和多样性、功能群以及响应机理等方面探讨其对微生物产生的影响.探究氮沉降将如何改变微生物功能,进而影响生态系统结构、功能和动态.     

杉木人工林凋落物量动态对氮沉降增加的响应

 通过野外模拟试验,研究了杉木人工林凋落物量对氮沉降增加的响应。试验设计为4种处理（N0, N1, N2, N3）,增加氮量分别为0、60 、120 和240 kg·hm^-2·a^-1。通过3 a监测发现,2005年各处理的年凋落量分别是2 427.50、2 238.10、2 286.66和2 599.50 kg·hm^-2,2006年凋落量分别是1 008.83、1 164.10、1 147.30和976.47 kg·hm^-2,2007年凋落量分别是1 557.85、1 445.60、1 595.85和1 555.85 kg·hm^-2。从3 a的试验时间来看,凋落物总量表现为先下降后上升,高氮处理（N3）前期提高凋落物量的作用比较明显,但随后逐渐表现为抑制作用;中氮处理（N2）逐渐表现为增加凋落物量的作用,低氮处理（N1）作用不明显。不同水平的氮沉降处理对凋落物各组分存在不同影响, N2处理对增加叶凋落物量有一定的促进作用,但N1和N3处理表现为抑制作用;氮沉降处理均表现出降低枝和皮凋落量的作用,但对落果和碎屑物有显著的增加作用。     

大气氮沉降现状及其对生态系统的影响

大气氮沉降是酸雨的主要成因之一,由于人为活动使得全球范围内的大气氮沉降日益增加。当大气氮沉降量超过森林生态系统的需求时,氮沉降会淋洗出植物体内的养分,导致叶片过早脱落,还会降低植物的抗性;氮沉降能引起土壤酸化,同时造成土壤盐基离子淋失。     

氮沉降对土壤微生物影响的研究进展

土壤中氮沉降增加作为全球环境变化的重要现象之一,给人类带来了巨大挑战。笔者综述了近年来氮沉降对土壤微生物的影响研究,从土壤微生物生物量、群落结构和多样性、微生物活性、功能基因与底物利用等方面进行总结分析。综合来看,氮沉降对土壤微生物的影响主要表现为:1土壤微生物生物量、真菌生物量以及真菌与细菌生物量比值下降;2外生菌根真菌子实体生产力和外生菌根丰度下降,外生菌根真菌群落结构组成改变;3丛枝菌根真菌群落结构组成改变,但氮沉降对丛枝菌根真菌的多样性和对腐生真菌的影响结果存在较大争议;4细菌群落结构组成改变,贫营养细菌丰度下降,富营养细菌丰度上升;5土壤微生物活性下降,某些功能基因丰度下降,对复杂有机碳、氮的代谢能力下降。同时,相关研究报道表明:氮沉降可以直接或通过降低土壤p H,增加微生物的碳限制,改变底物的数量和质量等途径间接对微生物生物量和群落结构产生影响。     

模拟大气氮沉降对萍乡土壤酸化的初探

通过野外模拟试验,研究氮沉降增加对萍乡土壤酸化的影响。以尿素[CO(NH2)2]作为外加氮源,设置4种处理,分别为N0(对照,0g·m-2·a-1,以N计,下同)、N1(6g·m-2·a-1)、N2(12g·m-2·a-1)和N3(24g·m-2·a-1),每处理重复两次。结果显示,氮沉降引起土壤pH值下降;表层土壤比下层土壤更敏感;pH值的下降程度与氮沉降量及沉降时间呈正相关。     

大气氮沉降对森林生态系统影响的研究进展

近几十年来,由于化石燃料和农牧业含氮化肥饲料的广泛使用,全球大气氮沉降量明显增加,一些地区已经达到饱和甚至超过了生态系统所能承受的临界负荷.过量氮沉降会对森林生态系统产生负效应.本文概述了全球氮沉降的现状,介绍了氮沉降增加对森林土壤和植物的影响机制,从而说明了我国开展氮沉降研究的必要性和紧迫性.     

大气氮沉降对森林土壤微生物影响的研究进展

大气氮沉降是影响森林生态系统的新生态因子之一,过量氮沉降将改变参与森林生态系统物质转化和养分循环的土壤微生物.作者综述了国内外模拟氮沉降对森林土壤微生物生物量、群落结构和多样性、微生物活性和酶活性、底物利用能力以及功能基因的影响研究现状.结果表明：(1)整体来看,氮沉降对森林土壤微生物生物量产生负面影响的报道较多;(2)氮沉降改变了森林土壤微生物群落的构成和丰富性;(3)氮沉降短期内促进森林土壤呼吸速率,长期氮输入会抑制土壤呼吸速率;(4)氮沉降改变了参与凋落物分解相关土壤酶的活性;(5)氮沉降降低了土壤微生物代谢复杂有机质的代谢能力;(6)氮沉降增加和降低了某些微生物功能基因的丰度.此外,作者还探讨了氮沉降对森林土壤微生物研究存在的问题和未来研究的重点.     

铝胁迫对常绿杨幼苗光系统Ⅱ的影响

以常绿杨无性系A-61/186(Populus×euramericanacv.)为供试材料,研究铝胁迫对常绿杨叶绿素荧光特性的影响.结果表明:常绿杨水培实验苗叶片PSII实际电子传递量子效率yield值和最大量子效率Fv/Fm值的日变化均表现出了"早晚高、午间低"的变化趋势,且胁迫浓度越高、时间越长,午间下降趋势越明显.初始荧光F0和非光化学淬灭系数NPQ的日变化则呈现与yield和Fv/Fm相反的趋势,表现出"早晚低,午间高"的趋势.说明遭受铝胁迫的植株将更多地吸收光能通过非光化学的途径耗散,从而使其光合效率降低.光响应指标的分析进一步表明铝胁迫会降低常绿杨光合效率,较短时间胁迫下(60d),胁迫浓度达到0.518mmol·L-1,会对光合效能产生显著影响,随着胁迫时间(90d)的加长,胁迫浓度达到0.370mmol·L-1时,就会对光合效率产生显著影响.     

不同抗旱性春小麦叶绿素荧光特性对施氮量和灌溉水平的响应

在大田条件下,以3个抗旱性不同的春小麦品种为材料,通过控制灌水量和施氮量,研究旗叶叶绿素荧光特性对氮素和水分的响应.结果表明:小麦旗叶叶绿素质量分数、最大光化学效率、实际光化学效率及光化学淬灭系数均随施氮量的增加先升高后下降,非光化学淬灭系数、热耗散速率先降低后升高,但升高幅度较小.抗旱品种和尚头与西旱2号、不抗旱品种宁春4号在施氮量分别为150、225 kg/hm~2时,叶绿素质量分数、最大光化学效率、实际光化学效率、光化学淬灭系数最高,非光化学淬灭系数和热耗散速率最低.施氮量相同条件下,抗旱品种和尚头与西旱2号叶绿素荧光参数对灌水量响应的差异不显著,宁春4号充分灌水条件下的最大光化学效率、实际光化学效率、光化学淬灭系数均显著高于有限灌水,非光化学淬灭系数、热耗散速率则显著低于有限灌水.3品种小麦叶绿素质量分数与光化学效率和光化学淬灭系数呈正相关关系,与非光化学淬灭系数和热耗散速率呈负相关关系.增施氮肥有助于提高小麦叶片PSⅡ反应中心的开放比例和光化学效率,但施氮量过高(和尚头与西旱2号超过150 kg/hm~2,宁春4号超过225 kg/hm~2)导致小麦叶片将更大比例光能向热耗散分配,热耗散速率升高.抗旱品种叶绿素荧光参数受水分的影响小于不抗旱品种.     

惠州大亚湾大气湿沉降中氮营养盐变化特征的研究

通过对降水中氮营养盐质量浓度及其沉降通量变化特征的研究,研究了大气湿沉降中氮营养盐对大亚湾水生生态系统的影响.结果表明,观测期间NH4+-N、NO3--N/NO2--N和TN降雨量加权平均质量浓度分别为0.474、0.536和1.23mg/L,氮质量浓度在8月份出现了明显的峰值;湿沉降通量分别为58.93、78.13和158.75kg/( km2.月),其中无机氮占总氮含量的86.34%,大亚湾大气湿沉降中氮营养盐主要以NO3--N/NO2--N的形式存在.与2009年的观测结果相比较,2012年大气中氮的沉降通量增加了约1倍.通过大气湿沉降输入的氮营养盐在大亚湾水体富营养化过程中产生了重要作用,在研究水体富营养盐问题时应考虑降水的贡献.     

模拟氮沉降对高寒湿地生境土壤微生物的影响

为了明确氮沉降的变化对高寒湿地生境下土壤微生物的影响,本文使用人工控制施肥试验来模拟氮沉降的变化,采用稀释平板菌落数计数法,以小泊湖与依克乌兰两块高寒湿地作为试验研究对象,研究了土壤微生物对不同氮沉降水平响应。结果表明,施氮肥对小泊湖湿地土壤中的微生物数量产生了促进作用,但对依克乌兰湿地土壤微生物却有抑制作用,同时,也促进了固氮菌和纤维素分解菌的更多生成.     

3种药物及个人护理品对斜生栅藻生长及光系统Ⅱ的影响

研究了乳糖酸红霉素(ETM)、双氯芬酸钠(DCF)及壬基酚十氧乙烯醚(NPEO10)等3种药物及个人护理品(PPCPs)对斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)的生长及光系统Ⅱ(PS Ⅱ)的影响。结果表明:3种PPCPs对斜生栅藻的生长及其PSⅡ均有抑制作用并以ETM的毒性最大,但NPEO10在低质量浓度时(0~0.05 mg/L)对斜生栅藻的生长及PSⅡ具一定的促进作用。对叶绿素荧光快速反应曲线的分析显示,ETM同时抑制斜生栅藻PSⅡ反应中心的供体侧和受体侧,使PSⅡ反应中心失活并降低光化学反应效率等,而DCF和NPEO10主要抑制电子传递链QA后的电子传递过程。研究显示叶绿素荧光诱导动力学参数对于反映PPCPs对藻类的毒性特征具有较高的敏感性及一定的特异性,可作为PPCPs污染生态风险评价的潜在候选生物标志物。     

基于LC-MS技术对镉胁迫下地钱代谢组的性别响应差异研究

为探究雌雄异株植物响应重金属胁迫的性别差异,本研究利用超高效液相色谱结合四级杆飞行时间质谱仪（UPLC-Q-TOF-MS）测定了镉（Cd）胁迫下雌雄地钱（Marchantia polymorpha）中的代谢产物,分析了与不同性别相关的差异代谢物和代谢通路.结果显示,未受镉胁迫时,雌性地钱中类黄酮生物合成、嘌呤代谢和玉米素生物合成代谢水平高于雄性,芹菜素、木犀草素、腺嘌呤和腺苷含量显著高于雄性.受镉胁迫后,雌性地钱中类黄酮生物合成、嘌呤代谢和玉米素生物合成代谢水平下降,芹菜素、木犀草素、矢车菊素-3-O-半乳糖苷、腺嘌呤和腺苷含量显著下降.而雄性地钱中上述三条通路的代谢水平上升,刺槐苷、槲皮素、腺苷一磷酸和肌苷的含量显著上调.研究表明,地钱响应镉胁迫的代谢变化出现了性别差异.其中,雌性地钱降低了玉米素和遗传物质的合成水平,诱导谷胱甘肽的合成.雄性地钱上调了玉米素合成,缓解叶绿素的降解,同时上调类黄酮生物合成途径中的槲皮素和刺槐苷等具有抗氧化活性的次生代谢产物.     

模拟大气氮沉降及短期氮沉降恢复对森林土壤酸化及养分的影响

通过野外模拟试验,研究氮沉降增加以及短期氮沉降恢复对杉木人工林土壤物理性质、pH值、NH4+-N、NO3--N、交换性钙、镁的影响。试验设计为5种处理,分别为N0(0kg·hm-2·a-1)、N1(60kg·hm-2·a-1)、N2(120kg·hm-2·a-1)、N3(240kg·hm-2·a-1)、Nr(氮沉降恢复),每个处理重复3次。以尿素[CO(NH2)2]作为氮源,每月以溶液方式对林地进行喷施。通过3年的处理后发现,氮沉降使土壤容重降低;0-20cm土层pH值出现短期的突增,而20-60cm则随氮沉降量的增大其酸化程度也越大;0-40cm土层中土壤NH4+-N含量从高到低的顺序比较为:N3>N2>N0>N1;40-60cm土层为:N3>N2>N1>N0,;土层中NO3--N含量从高到低的顺序为:N3>N2>N0>N1。氮沉降促进了土壤交换性钙和镁的增加。短期的氮沉降恢复过程中,土壤NH4+-N和NO3—N出现了显著的恢复特征;而土壤容重、pH值、交换性钙、镁也出现了一些恢复现象,但其特征并不显著。     

氮沉降对植物共生微生物的影响研究进展

植物和微生物的相互作用可能在植物适应和减缓气候变化中发挥重要功能.初始陆地植物是一种半水生的原始藻类和水生真菌的共生产物,氮沉降会使植物共生微生物群落的组成、多样性和功能发生改变,减少植物和功能微生物之间的潜在联系,引起可预测的功能特征变化,进而对生态系统产生影响.植物共生微生物直接影响植物的生长和生理生态功能,微生物多样性和群落结构与生态系统功能之间的交互作用一直是生态学的关键科学问题之一.系统研究氮沉降对于植物微生物群落功能团的影响以及植物与其共生微生物之间的协同进化关系,对于揭示未来全球变化背景下植物共生微生物对生态系统功能的影响机制及其调控手段具有重要意义.     

模拟氮沉降对典型阔叶红松林土壤微生物群落特征的影响

【目的】探究氮沉降增加对阔叶红松(Pinus koraiensis)混交林土壤微生物群落特征的影响。【方法】对阔叶红松林进行模拟氮沉降实验,设置对照(N0,0 kg/(hm²·a))、低氮(N1, 30 kg/(hm²·a))、中氮(N2, 60 kg/(hm²·a))和高氮(N3, 120 kg/(hm²·a))共4组处理,在实验样地内采集0～10 cm、≥10～20 cm土层中的土壤,测定土壤微生物生物量碳(SMBC)及土壤微生物生物量氮(SMBN)含量及变化。【结果】① 模拟氮沉降未改变SMBC、SMBN及SMBC/SMBN的垂直分布; SMBC、SMBN在生长季月动态曲线均为以8月中旬为峰值的单峰型曲线,SMBC/SMBN的曲线波动较大,0～10 cm土层以N0处理的结果波动范围最小(2.83～6.97)。② 模拟氮沉降仅对0～10 cm土层6、8月中旬的SMBC以及5、6、8月中旬的SMBC/SMBN有显著影响(P<0.05),而对SMBC、SMBN及SMBC/SMBN的生长季平均值无显著影响。【结论】模拟氮沉降对阔叶红松林土壤微生物生物量的影响仅在个别月份中表现明显,而对于整个生长季而言,更长时间的模拟氮沉降实验才可能对土壤微生物生物量产生明显的影响。     

氮缺乏对活性污泥系统的影响

为了考察氮缺乏对活性污泥系统的影响,采用5个序批式间歇反应器(SBR),按照缺氧/好氧的方式平行运行,通过调节不同的进水COD∶N比,考察了氮缺乏状态下活性污泥污泥系统的污泥沉降性,脱氮除磷性能,以及出水水质等方面的表现.结果表明在氮缺乏时,活性污泥仍具有较好的沉降性能,并且没有发生污泥膨胀现象.当进水COD∶N比为100∶2时,活性污泥系统仍具有一定的脱氮除磷能力,比释磷量约为14 mg-PO43-—P/g-MLSS,硝化速率约为1.26 mg-O2/g-VSS h-1.当进水COD∶N比高于100/0.75时,活性污泥系统的脱氮除磷性能严重恶化,活性污泥质量浓度在逐渐的下降,MLSS由约2 200 mg/L下降至1 800 mg/L以下,微生物通过自食的方式缓解氮元素的缺乏.     

模拟氮沉降对典型阔叶红松林土壤呼吸的影响

阔叶红松(Pinus koraiensis)林是我国东北东部山区的地带性顶极植被,全球氮沉降增加可能影响其碳循环的各个过程。在2010年和2011年的5—10月,对典型阔叶红松林进行了模拟氮沉降实验。实验设置了对照(N₀, 0 kg/(hm²·a))、低氮(N₁, 30 kg/(hm²·a))、中氮(N₂, 60 kg/(hm²·a))和高氮(N₃, 120 kg/(hm²·a))4种模拟氮沉降处理,每隔半个月采用Li-6400-09便携式CO₂/H₂O气体分析仪对土壤呼吸速率进行测定,研究了氮沉降对典型阔叶红松林土壤呼吸的影响。结果表明:① 各处理土壤呼吸速率的季节变化与5 cm深度的土壤温度相似,均呈现出明显的季节变化趋势,最大值出现在6月中旬(3.84～4.55 μmol/(m²·s)),最小值出现在5月初(1.37～1.84 μmol/(m²·s)),土壤温度的变化可解释土壤呼吸速率季节变化的49.9%～69.2%。② 各处理的土壤呼吸速率与土壤温度呈指数相关(R²=0.499～0.692),土壤呼吸速率与土壤温度、湿度及其相互作用的回归模型可以解释各处理土壤呼吸速率52.2%～73.5%的季节变异; ③ N₀、N₁、N₂和N₃样地土壤呼吸温度敏感系数Q₁₀值分别为2.10、1.93、1.97和2.01; ④ 各处理样地土壤呼吸速率的平均值分别为3.09、2.78、3.06和2.90 μmol/(m²·s),与对照样地N₀相比,土壤呼吸速率和凋落物量无明显相关(P> 0.05)。